“有材有料”

棉紡織技術新傳媒 紡織新材料專欄

專欄簡介：

《棉紡織技術》期刊社立足紡織，圍繞“技術”“信息”兩個關鍵詞，將發(fā)揮信息服務機構優(yōu)勢，圍繞國家重大戰(zhàn)略和行業(yè)需求，利用新媒體平臺開辟紡織“有材有料”專欄，內(nèi)容涉及新材料先進技術介紹、市場行情動態(tài)、領軍人物要聞、前沿發(fā)展趨勢等，增進行業(yè)對紡織新材料的了解，解決企業(yè)新材料應用方面的技術難關與困擾，助力紡織產(chǎn)業(yè)的綠色高質量發(fā)展。

一文看懂聚乳酸纖維    

聚乳酸纖維，俗稱“玉米纖維”，又名“乳絲”，得名于日本鐘紡于上世紀90年代推出的聚乳酸纖維與天然纖維的混紡品種。顧名思義，聚乳酸與玉米是“親戚”，聚乳酸的第一代原料是玉米，其可溯源為：玉米→淀粉→糖→乳酸→聚乳酸。凡是含有淀粉、纖維素與半纖維素的天然生物質原料，都可用來生產(chǎn)乳酸，再經(jīng)聚合生產(chǎn)聚乳酸。為避免“與人爭糧、與糧爭地”，也可采用非糧作物（如木薯）作為原料，甚至稻草、秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物為原料來生產(chǎn)乳酸，進而生產(chǎn)聚乳酸。 

|  聚乳酸纖維的發(fā)展

乳酸最早是從酸奶里找到，后來科學家發(fā)現(xiàn)動物、人類的肌肉運動產(chǎn)生的酸就是乳酸。利用乳酸聚合制備成聚乳酸高分子材料，是美國杜邦公司Carothers（尼龍的發(fā)明人）首先在實驗室發(fā)明制得的。

聚乳酸纖維的研發(fā)已有半個多世紀歷史。美國Cyanamid公司于上世紀60年代研制出聚乳酸可吸收縫線。日本鐘紡與島津制作所于1989年合作開發(fā)出純紡聚乳酸纖維及其與天然纖維的混紡品種，并在1998年長野冬運會上展出；日本尤尼吉卡公司于2000年開發(fā)出聚乳酸長絲與紡粘非織造布。美國Cargill Dow Polymers（CDP）公司（現(xiàn)NatureWorks）于2003年發(fā)布涵蓋聚乳酸樹脂、纖維、薄膜的系列產(chǎn)品（Ingeo^TM），并特許德國Trevira公司生產(chǎn)Ingeo^TM系列非織造布，用于汽車、家紡、衛(wèi)生等領域。

我國也有多家單位開展了聚乳酸纖維的相關研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，例如馬鞍山同杰良生物材料公司、恒天長江生物材料有限公司、安徽豐原集團、上海德福倫化纖有限公司等。

|  聚乳酸纖維的工藝與應用 

目前主流的聚乳酸纖維均采用高光學純度左旋聚乳酸（PLLA）為原料，利用其高結晶、高取向特性，通過不同的紡絲工藝（熔紡、濕法紡、干法紡、干濕紡、靜電紡等）制備而成。其中，熔紡聚乳酸纖維（長絲、短纖）可用于服裝、家紡等領域，生產(chǎn)設備和工藝接近于滌綸，具有良好的可紡性以及適中的性能。經(jīng)過適當改性，聚乳酸纖維可獲得較優(yōu)的阻燃（自熄）和天然抑菌特性。但是，熔紡聚乳酸纖維在力學強度、高溫尺寸穩(wěn)定性、回彈及抗老化等方面仍有改進空間。

濕法紡、干法紡、干濕紡和靜電紡聚乳酸纖維（膜）主要用于生物醫(yī)用領域，代表性產(chǎn)品包括：高強可吸收縫線、藥物載體、防粘連隔膜、人工皮膚、組織工程支架等。

隨著醫(yī)療、衛(wèi)材、過濾、裝飾等領域對一次性非織造布的需求激增，聚乳酸非織造布也成為研發(fā)熱點之一。

美國田納西大學于上世紀90年代最先研究了聚乳酸紡粘和熔噴非織造布，日本鐘紡隨后開發(fā)出面向農(nóng)業(yè)應用的聚乳酸紡粘非織造布，法國Fibreweb公司研發(fā)出聚乳酸紡粘、熔噴非織造布及多層復合結構，其中，紡粘非織造布層主要提供力學支撐，熔噴非織造布層與紡粘非織造布層共同提供阻隔、吸附、過濾、保溫等效能。

國內(nèi)同濟大學、上海同杰良生物材料有限公司、恒天長江生物材料有限公司等單位在非織造布用復合纖維以及非織造布產(chǎn)品開發(fā)方面，目前已成功開發(fā)了紡黏、水刺、熱軋、熱風等非織造布，應用于衛(wèi)生巾、尿褲等一次性衛(wèi)生用品，以及面膜、茶包、空氣與水過濾材料等產(chǎn)品。

聚乳酸纖維以其天然來源、生物可降解環(huán)保性等優(yōu)勢，還在汽車內(nèi)飾、香煙絲束等方面得到推廣應用。

|  聚乳酸纖維的特點

聚乳酸纖維廣受稱道的優(yōu)點之一為可生物降解或體內(nèi)吸收。生物降解性能必須在標準堆肥條件下測定，降解產(chǎn)物為水和二氧化碳。常規(guī)聚乳酸纖維在正常使用或絕大多數(shù)自然環(huán)境中只發(fā)生緩慢水解甚至難以察覺，例如在自然土壤中掩埋1年也基本不發(fā)生降解，而在常溫堆肥條件下1周左右即發(fā)生降解。

聚乳酸纖維在體內(nèi)的降解吸收受其結晶度影響很大，模擬體外降解實驗表明，高結晶度聚乳酸纖維經(jīng)過5.3年仍基本保持形狀和近80%的強度，可能需要40-50年才能降解完全。

|  聚乳酸纖維的創(chuàng)新拓展 

作為研發(fā)生產(chǎn)了半個多世紀的化纖品種，聚乳酸纖維當前的實際用量仍不及滌綸的千分之一，成本因素固然居前，性能短板也不容忽視。通過改性揚長避短是發(fā)展聚乳酸纖維的必由之路。

我國是化纖生產(chǎn)和消費大國，近年來在改性聚乳酸纖維方面的研究處于領先地位。聚乳酸纖維既能與傳統(tǒng)天然的“棉麻毛絲”混紡制成性能互補的機織、針織面料，也可與其他化學纖維如氨綸、PTT等混紡制成織物，體現(xiàn)了親膚、透氣、導濕等功效，已在內(nèi)衣面料方面得到推廣。同濟大學、中科院寧波材料所、東華大學、蘇州大學、嘉興學院、上海同杰良生物材料公司等已進行了大量的技術開發(fā)與產(chǎn)品推廣等。

中科院寧波材料所科研人員受塑料“合金化”的啟發(fā)，采用另一商品化生物基可降解樹脂（聚羥基脂肪酸酯）與聚乳酸進行共混紡絲，研制出新型合金改性聚乳酸纖維，染色性好，天然抑菌，可用于高值紡織品和醫(yī)療衛(wèi)生領域。